魏 清 河

(山西中創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030013)

談高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

魏 清 河

(山西中創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030013)

為了不斷完善和加強(qiáng)當(dāng)前高層建筑的供配電系統(tǒng)，從高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求出發(fā)，立足于高層建筑供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究，并就現(xiàn)階段大部分高層建筑供配電系統(tǒng)的常見設(shè)計(jì)方法作了簡(jiǎn)單的介紹，以滿足高層用電的需求。

高層建筑，供配電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)的不斷升溫，一些高層建筑也如雨后春筍一樣拔地而起。大量的高層建筑在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活等各個(gè)方面都發(fā)揮著重要作用。當(dāng)今社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展也使得人們對(duì)于用電需求不斷提升，供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為供配電安全可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。這是因?yàn)楣┡潆娤到y(tǒng)發(fā)生安全問題，對(duì)于人力、財(cái)力和物力的損害無法估計(jì)。而高層建筑又因?yàn)槠涿芏却?、建筑樓層高的特點(diǎn)使得其對(duì)供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性又提出了新的要求和挑戰(zhàn)。所以，基于高層建筑的重要性和特殊性，探究高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

1 高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求

1)滿足供電電源的可靠性。供配電系統(tǒng)的供電電源可靠性是高層建筑供配電系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求。這是因?yàn)楦邔咏ㄖ锎蠖嗳藛T密集，且造價(jià)較高。供電電源的可靠性在很大程度上影響到了建筑物中人員生活或者生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行安全。而且，針對(duì)現(xiàn)階段高層建筑火災(zāi)救援形勢(shì)嚴(yán)峻的特點(diǎn)，大部分高層建筑主要采取的還是自身消防設(shè)施滅火和安全通道疏散人員。這其中，高層建筑自身的消防滅火設(shè)施是萬萬不能離開供電電源的。一旦供電電源的可靠性不能實(shí)現(xiàn)，火災(zāi)發(fā)生之后整套與消防滅火相關(guān)的諸如淋水系統(tǒng)、消防電梯、消防照明、消防報(bào)警設(shè)備等就不能充分發(fā)揮作用。而且，高層建筑物大多采用的是電梯，一旦供電電源不可靠，電梯極易出現(xiàn)由于電源供給不充足的故障，給高層建筑物中的人員生活和其他活動(dòng)展開帶來阻礙。所以，滿足供電電源的可靠性對(duì)于高層建筑滅火、高層建筑生活、高層建筑企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)都是相當(dāng)重要的。

2)保障供電的持續(xù)性和電源時(shí)間性。一般而言，針對(duì)電網(wǎng)可以提供兩個(gè)獨(dú)立電源的部分高層建筑來說，其基本可以滿足一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的要求。但是，由于高層建筑與普通建筑不同，其內(nèi)部具有相當(dāng)重要的負(fù)荷。這就需要充分考慮到一旦高層建筑中電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者檢修保養(yǎng)時(shí)，另一個(gè)獨(dú)立電源又不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要將柴油發(fā)電機(jī)組作為備用或者應(yīng)急電源。而針對(duì)只能提供一個(gè)獨(dú)立電源的高層建筑來說，其必須將柴油發(fā)電機(jī)組作為備用供電電源。需要特別注意的是，柴油發(fā)電機(jī)組并不是應(yīng)急電源，而是備用電源。所以，高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中必須要滿足有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的電源進(jìn)行切換，且電源切換過程和時(shí)間也應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)電氣設(shè)備的要求。

2 高層建筑供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)變壓器的選擇與設(shè)計(jì)。大容量變壓器在當(dāng)今大部分高層建筑中的普及率較低。大容量變壓器卻有著高效率的特點(diǎn)，但是在實(shí)際投入過程中所涉及到的負(fù)荷面也寬。故而，這就需要高層建筑供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要結(jié)合建筑實(shí)際和供電需求等相關(guān)因素和實(shí)際用電需求，選擇和設(shè)計(jì)變壓器的單機(jī)容量以及變壓器的數(shù)量。例如，高層建筑的供配電系統(tǒng)中變壓器選擇和設(shè)計(jì)可以根據(jù)空調(diào)等設(shè)備的分組進(jìn)行選擇，進(jìn)而使得變壓器能夠與空調(diào)機(jī)組的投切相適應(yīng)。2)負(fù)荷等級(jí)的設(shè)計(jì)。高層建筑普遍供電負(fù)荷都很大，所以在高層建筑供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須針對(duì)各種用電負(fù)荷的等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)限制分級(jí)。如此，高層建筑供配電系統(tǒng)就能既合理又不出現(xiàn)用電量浪費(fèi)的成本增加。在針對(duì)高層建筑供配電系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)設(shè)計(jì)中需要注意建筑物的具體類別以及根據(jù)用電負(fù)荷性質(zhì)區(qū)分一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷用電問題。通常來說，高層建筑的負(fù)荷等級(jí)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足三個(gè)方面。首先，一級(jí)負(fù)荷要求供電主要應(yīng)用在一類高層建筑物的消防用電中。其次，二類的高層建筑中消防設(shè)施和設(shè)備用電應(yīng)當(dāng)根據(jù)二級(jí)負(fù)荷要求進(jìn)行。最后，針對(duì)一些超高層建筑來說，應(yīng)當(dāng)在一級(jí)負(fù)荷要求之上進(jìn)行供電負(fù)荷設(shè)計(jì)。3)供電電源電壓和主結(jié)線的設(shè)計(jì)。高層建筑大多為商住一體的綜合體建筑，用電負(fù)荷都比普通建筑大。這就要求其供電必須采用高壓進(jìn)行。現(xiàn)階段我國(guó)大多采用的是10 kV進(jìn)行供電。而針對(duì)供配電系統(tǒng)中的主結(jié)線設(shè)計(jì)來說，大多采用的是單母線制。這是因?yàn)閱文妇€制往往投資小、涉及設(shè)備少、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)效益良好。4)機(jī)電設(shè)備和機(jī)房的設(shè)計(jì)。高層建筑供配電系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)過程中，設(shè)備的工種必須根據(jù)高層建筑的具體功能，結(jié)合其政府主管部門、國(guó)家規(guī)范等提出設(shè)備用房要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。這就需要高層建筑的設(shè)計(jì)師在方案設(shè)計(jì)過程中必須充分考慮到機(jī)房和機(jī)電設(shè)備的位置。例如，高層建筑的機(jī)電設(shè)備和機(jī)房設(shè)計(jì)必須結(jié)合其經(jīng)濟(jì)性、合理性、實(shí)用性等劃分位置。5)變配電所的設(shè)計(jì)。就其本質(zhì)而言，高層建筑物的出現(xiàn)就是因?yàn)槌鞘杏玫刭Y源的緊張。而高層建筑物中空調(diào)機(jī)房、換熱站、電梯井以及水泵房等的機(jī)電設(shè)備耗電量都相當(dāng)大。這就需要高層建筑物供配電設(shè)計(jì)中優(yōu)化變配電所的設(shè)計(jì)，盡量在縮短電線路的基礎(chǔ)上保障電能損失能夠得到減少。而且，基于高層建筑物供電干線的最大壓降不可以超過允許值，變配電所的設(shè)計(jì)也就更為重要。通常來說，變配電所的設(shè)計(jì)需要滿足進(jìn)出線方便、與電源側(cè)最為接近或者深入負(fù)荷中心。同時(shí)，變配電所不能設(shè)計(jì)在易爆炸、易腐蝕、多水霧和多塵埃的環(huán)境下，盡量滿足相關(guān)設(shè)備的運(yùn)輸和調(diào)運(yùn)方便。另一方面，變配電所設(shè)計(jì)不應(yīng)與廚房、浴室亦或者廁所相鄰，如果相鄰則需要進(jìn)行無結(jié)露和無滲漏的技術(shù)處理。如果變配電所設(shè)計(jì)為單獨(dú)建筑物則不能處于易積水和低洼區(qū)域。

3 高層建筑供配電系統(tǒng)的常見設(shè)計(jì)

首先，為了確保高層建筑物的用電可靠性，現(xiàn)階段大多數(shù)高層建筑物都有了不間斷電源裝置的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體來說，就是在原有發(fā)電機(jī)系統(tǒng)供電的基礎(chǔ)之上增加了相應(yīng)的不斷電電源裝置。其次，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是高層建筑供配電系統(tǒng)中最為常見的設(shè)計(jì)，具有相當(dāng)高的可靠性。其最為明顯的特征是應(yīng)急發(fā)電機(jī)組能夠迅速自動(dòng)啟動(dòng)，且廣泛適用于供電時(shí)間中斷在半分鐘以內(nèi)的供電。最后，就雙電源各自獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說。這一設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是一類高層建筑。為了確保一類高層建筑物的消防負(fù)荷需求，其兩個(gè)外部電源都是獨(dú)立的。而且此系統(tǒng)設(shè)計(jì)從變壓器的低壓端出線之后，就能迅速將非消防和消防負(fù)荷自動(dòng)開關(guān)分開。這樣，非消防和消防負(fù)荷就由不同的母線進(jìn)行供電。一旦出現(xiàn)火災(zāi)等其他事故，這套系統(tǒng)便能迅速、自動(dòng)的將非消防電源切斷，以確保消防負(fù)荷能夠可靠進(jìn)行供電。

4 結(jié)語

高層建筑物是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，而其自身的特殊性又決定了供配電系統(tǒng)與普通建筑物的特點(diǎn)不同。所以，針對(duì)高層建筑物供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要充分考慮其實(shí)際狀況和用電需求、建筑物結(jié)構(gòu)等，盡量在設(shè)計(jì)中滿足供配電的經(jīng)濟(jì)性、靈活性、實(shí)用性以及合理性。只有這樣，高層建筑物的供配電系統(tǒng)才能為建筑電氣的自動(dòng)化和高層建筑中人員生活和工作奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而保障高層建筑物的用電安全和可靠。

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Discussion on the design of high-rise building power supply & distribution system

Wei Qinghe

(ShanxiZhongchuangBuildingDesignCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

In order to continuously strengthening current high-rise building power supply & distribution system, starting from the aspect of high-rise building power supply & distribution system design, the paper explores its systematical design, and introduce common simple high-rise building power supply & distribution system design methods, with a view to meet high-rise building power consumption demands.

high-rise building, power supply & distribution system, design

2015-03-01

魏清河(1985- ),男,助理工程師

1009-6825(2015)14-0123-02

TU976.1

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